Autonome Roboter, die in der Lage sind, komplexe Strukturen im Weltraum zu konstruieren und zu rekonfigurieren, könnten die Zukunft der Raumfahrt entscheidend prägen. Das dreijährige Projekt "Space Ants" unter der Leitung von Prof. Dr. Christian Scheffer an der Hochschule Bochum und der Projektpartnerin Technische Universität Braunschweig markiert einen bahnbrechenden Schritt in diese Richtung. Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und in enger Zusammenarbeit mit renommierten Institutionen wie der NASA und dem MIT sollen die Potenziale autonomer Roboter im Weltraum umfassend erforscht werden
Im Mittelpunkt des Projekts "Space Ants" steht die Konstruktion und Modifikation von Strukturen, die aus einer Vielzahl von Grundelementen bestehen. Prof. Dr. Christian Scheffer betont: "Der Einsatz von autonomen Robotern bietet erhebliche Vorteile, insbesondere in extremen Umgebungen wie dem extraterrestrischen Weltraum oder in mikroskopischen Dimensionen, die einer direkten Manipulation durch den Menschen unzugänglich sind". Im Rahmen des Projekts wird untersucht, wie ein Roboterkollektiv in der Lage ist, Konstruktionsaufgaben an zellularen Strukturen durchzuführen. Dazu gehören der Bau, die Wartung und die Rekonfiguration von Gebäuden, die aus einer großen Anzahl von Basiskomponenten bestehen. Einfach ausgedrückt: Viele Roboter arbeiten gleichzeitig zusammen. Dabei werden sie von Computerprogrammen unterstützt, die sie koordinieren und optimieren.
Forschungsschwerpunkt: Autonome Roboter und wandelbare Materie
"In den letzten Jahren wurden große Fortschritte im Bereich der wandelbaren Materie erzielt. Ultraleichte und skalierbare Gitterverbundwerkstoffe ermöglichen den Aufbau modularer, rekonfigurierbarer Strukturen. Diese Fortschritte auf makroskopischer Ebene werden ergänzt durch die Entwicklung einfacher autonomer Roboter auf mikroskopischer Ebene, die grundlegend neue Ansätze für die Konfiguration von Objekten und Mechanismen versprechen", erklärt Prof. Dr. Christian Scheffer.
Für die Hochschule Bochum ist die erfolgreiche Einwerbung des DFG-Projekts mit solch hochkarätigen Kooperationspartnern ein Meilenstein. Die Zusammenarbeit mit Institutionen wie dem MIT, der NASA, der University of Housten und der Stony Brook University unterstreicht die Bedeutung und den innovativen Charakter dieses Forschungsvorhabens des Fachbereichs für Elektrotechnik und Informatik. Das Projekt "Space Ants" könnte damit nicht nur die Grenzen der Raumfahrt erweitern, sondern auch neue Maßstäbe für den Einsatz autonomer Robotik im Weltraum setzen.
Bedeutung mathematischer Konzepte für die Informatik
Prof. Dr. Christian Scheffer ist seit August 2021 Professor am Fachbereich Elektrotechnik und Informatik der Hochschule Bochum. In seiner Lehre widmet er sich verschiedenen mathematischen und informatischen Themen, die für angehende Informatiker*innen von grundlegender Bedeutung sind. Er ist nicht nur in der Lehre, sondern auch in der Forschung aktiv. Seine Forschungsschwerpunkte liegen unter anderem im Anwendungsfeld Industrie 4.0, wo er mathematische und informatische Ansätze erforscht und entwickelt.
Als Leiter des Labors für Mathematik und Informatik setzt sich Prof. Scheffer für die enge Verknüpfung von Mathematik und Informatik ein. Er betont die Bedeutung mathematischer Konzepte als formale Sprache und Logik, die die Grundlage für die Entwicklung von Algorithmen und die Analyse von Problemstrukturen bilden. Die Anwendung mathematischer Prinzipien erstreckt sich über verschiedene Bereiche der Informatik, von der Algorithmenentwicklung bis zur künstlichen Intelligenz. Diese interdisziplinäre Verknüpfung ermöglicht die präzise Modellierung und effiziente Lösung komplexer Probleme in der Informatik.
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